2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第12章 交變電流 傳感器 實(shí)驗(yàn)專(zhuān)題（十三）第58講 傳感器的簡(jiǎn)單使用學(xué)案（含解析）.doc
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第58講 傳感器的簡(jiǎn)單使用 考點(diǎn)一 光敏電阻 研究光敏電阻的光敏特性 1．實(shí)驗(yàn)原理 閉合電路歐姆定律，用多用電表進(jìn)行測(cè)量和觀察。 2．實(shí)驗(yàn)器材 光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器、導(dǎo)線、電源。 3．實(shí)驗(yàn)步驟 (1)將光敏電阻、多用電表、燈泡、滑動(dòng)變阻器、電源按如圖所示電路連接好，其中多用電表置于“100”擋； (2)先測(cè)出在室內(nèi)自然光的照射下光敏電阻的阻值，并記錄數(shù)據(jù)； (3)打開(kāi)電源，讓小燈泡發(fā)光，調(diào)節(jié)小燈泡的亮度使之逐漸變亮，觀察多用電表表盤(pán)指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄； (4)用手掌(或黑紙)遮光時(shí)，觀察多用電表表盤(pán)指針顯示光敏電阻阻值的情況，并記錄。 4．?dāng)?shù)據(jù)處理 根據(jù)記錄數(shù)據(jù)分析光敏電阻的特性。 5．實(shí)驗(yàn)結(jié)論 (1)光敏電阻在暗環(huán)境下電阻值很大，強(qiáng)光照射下電阻值很?。? (2)光敏電阻能夠把光照強(qiáng)弱這個(gè)光學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻這個(gè)電學(xué)量。 6．注意事項(xiàng) (1)實(shí)驗(yàn)中，如果效果不明顯，可將電阻部分電路放入帶蓋的紙盒中，并通過(guò)蓋上小孔改變照射到光敏電阻上的光的多少來(lái)達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模? (2)歐姆表每次換擋后都要重新進(jìn)行歐姆調(diào)零。 (2018濟(jì)南模擬)光控開(kāi)關(guān)可采用光敏電阻來(lái)控制，光敏電阻是阻值隨著光的照度而發(fā)生變化的元件(照度可以反映光的強(qiáng)弱，光越強(qiáng)照度越大，照度單位為lx)。某光敏電阻RP在不同照度下的阻值如表： (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)?jiān)诮o定的坐標(biāo)系中描繪出阻值隨照度變化的曲線。 (2)光敏電阻的阻值隨照度變化的特點(diǎn)是______________________。 (3)如圖所示，當(dāng)1、2兩端所加電壓上升至2 V時(shí)，控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。直流電源電動(dòng)勢(shì)E＝3 V，內(nèi)阻不計(jì)；光敏電阻RP(符號(hào)，阻值見(jiàn)表格)；定值電阻R1＝10 kΩ。求當(dāng)天色漸暗照度降低至________lx時(shí)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。并將電路圖補(bǔ)充完整。(不考慮控制開(kāi)關(guān)對(duì)所設(shè)計(jì)電路的影響) 解析 (1)根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系內(nèi)描出對(duì)應(yīng)點(diǎn)，然后根據(jù)描出的點(diǎn)作出圖象，圖象如圖所示。 (2)由第(1)問(wèn)答圖可以看出，光敏電阻的阻值隨照度變化的特點(diǎn)是：光敏電阻的阻值隨照度的增大非線性減小。 (3)由題意，天色越暗，光敏電阻阻值越大，1、2兩端電壓越大，故1、2兩端之間接光敏電阻，電路圖如圖所示。當(dāng)光敏電阻兩端電壓為2 V時(shí)，定值電阻兩端電壓為1 V，由串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)得： ＝＝，則RP＝2R1＝210 kΩ＝20 kΩ。 由表格中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)天色漸暗照度降低至1.0 lx時(shí)光敏電阻阻值為20 kΩ，兩端電壓為2 V，會(huì)啟動(dòng)照明系統(tǒng)。 答案 (1)圖見(jiàn)解析 (2)光敏電阻的阻值隨照度的增大非線性減小 (3)1.0 電路圖見(jiàn)解析 方法感悟 在設(shè)計(jì)光控電路時(shí)，光敏電阻是其中最核心的元件。 電控調(diào)光玻璃能根據(jù)光照強(qiáng)度自動(dòng)調(diào)節(jié)玻璃的透明度，將光敏電阻Rx和定值電阻R0接在9 V的電源上，光敏電阻阻值隨光強(qiáng)變化關(guān)系如表所示： [“光強(qiáng)”是表示光強(qiáng)弱程度的物理量，符號(hào)為E，單位為坎德拉(cd)] (1)當(dāng)光照強(qiáng)度為4坎德拉(cd)時(shí)光敏電阻Rx的大小為_(kāi)_______ Ω。 (2)其原理是光照增強(qiáng)，光敏電阻Rx阻值變小，施加于玻璃兩端的電壓降低，玻璃透明度下降，反之則玻璃透明度上升。若電源電壓不變，R0是定值電阻，則下列電路圖中符合要求的是________(填序號(hào))。 (3)現(xiàn)已知定值電阻R0為12 Ω，用電壓表測(cè)得光敏電阻兩端的電壓為3 V，則此時(shí)光照強(qiáng)度為_(kāi)_______cd。 答案 (1)4.5 (2)C (3)3 解析 (1)由表格數(shù)據(jù)可知，光敏電阻Rx與光強(qiáng)E的乘積均為18 Ωcd不變，則當(dāng)E＝4 cd時(shí)，光敏電阻的阻值：Rx＝＝4.5 Ω。 (2)由題意可知，光敏電阻Rx與定值電阻R0串聯(lián)連接，光照增強(qiáng)時(shí)，光敏電阻Rx阻值減小，電路中的總電阻減小，由I＝可知，電路中的電流增大，由U＝IR可知，R0兩端的電壓增大，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，所以Rx兩端的電壓減小，反之，光照減弱時(shí)，光敏電阻Rx阻值增大，R0兩端的電壓減小，Rx兩端的電壓增大，則玻璃并聯(lián)在R0兩端時(shí)不符合，玻璃并聯(lián)在Rx兩端時(shí)符合，故A錯(cuò)誤，C正確；若玻璃與電源并聯(lián)，光照變化時(shí)，玻璃兩端的電壓不變，故B、D錯(cuò)誤。 (3)當(dāng)R0＝12 Ω，光敏電阻兩端的電壓Ux＝3 V時(shí)，因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，R0兩端的電壓：U0＝U－Ux＝9 V－3 V＝6 V，因串聯(lián)電路中各處的電流相等，所以電路中的電流I＝＝，即＝，解得：Rx′＝6 Ω，此時(shí)光照強(qiáng)度E′＝＝3 cd。 考點(diǎn)二 熱敏電阻和金屬熱電阻 1．研究熱敏電阻的熱敏特性 (1)實(shí)驗(yàn)原理 閉合電路歐姆定律，用多用電表進(jìn)行測(cè)量和觀察。 (2)實(shí)驗(yàn)器材 半導(dǎo)體熱敏電阻、多用電表、溫度計(jì)、鐵架臺(tái)、燒杯、涼水和熱水。 (3)實(shí)驗(yàn)步驟 ①按圖1連接好電路，將熱敏電阻絕緣處理； ②把多用電表置于歐姆擋，并選擇適當(dāng)?shù)牧砍虦y(cè)出燒杯中沒(méi)有水時(shí)熱敏電阻的阻值，并記下溫度計(jì)的示數(shù)； ③向燒杯中注入少量的冷水，使熱敏電阻浸沒(méi)在冷水中，記下溫度計(jì)的示數(shù)和多用電表測(cè)量的熱敏電阻的阻值； ④將熱水分幾次注入燒杯中，測(cè)出不同溫度下熱敏電阻的阻值，并記錄。 (4)數(shù)據(jù)處理 在R－t坐標(biāo)系中，粗略畫(huà)出熱敏電阻的阻值隨溫度變化的圖線，如圖2所示。 (5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論 熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，隨溫度的降低而增大。 (6)注意事項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)時(shí)，加熱水后要等一會(huì)兒再測(cè)熱敏電阻阻值，以使電阻溫度與水的溫度相同，并同時(shí)讀出水溫。 2．金屬熱電阻 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，用金屬絲也可以制作溫度傳感器，稱(chēng)為熱電阻。如圖3所示為某金屬導(dǎo)線的電阻—溫度特性曲線。 3．熱敏電阻與金屬熱電阻的區(qū)別 (2018洛陽(yáng)模擬)如圖所示，圖甲為熱敏電阻的Rt圖象，圖乙為用此熱敏電阻R和繼電器組成的一個(gè)簡(jiǎn)單恒溫箱溫控電路，繼電器線圈的電阻為150 Ω。當(dāng)線圈中的電流大于或等于20 mA時(shí)，繼電器的銜鐵被吸合。為繼電器線圈供電的電池的電動(dòng)勢(shì)E＝6 V，內(nèi)阻可以不計(jì)。圖中的“電源”是恒溫箱加熱器的電源。 (1)應(yīng)該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在________(選填“A、B端”或“C、D端”)。 (2)如果要使恒溫箱內(nèi)的溫度保持100 ℃，可變電阻R′的值應(yīng)調(diào)節(jié)為_(kāi)_______ Ω。 (3)為使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在更高的數(shù)值，可變電阻R′的值應(yīng)________(選填“增大”或“減小”)。 解析 (1)當(dāng)溫度較低的時(shí)候，熱敏電阻的阻值較大，電路中的電流較小，此時(shí)繼電器的銜鐵與AB部分連接，此時(shí)是需要加熱的，恒溫箱內(nèi)的加熱器要工作，所以該把恒溫箱內(nèi)的加熱器接在A、B端。 (2)當(dāng)溫度達(dá)到100 ℃時(shí)，加熱電路就要斷開(kāi)，此時(shí)繼電器的銜鐵要被吸合，即控制電路的電流要到達(dá)20 mA，根據(jù)閉合電路歐姆定律可得，I＝，其中R＝50 Ω，R0＝150 Ω，解得R′＝100 Ω。 (3)由以上可知，為使恒溫箱內(nèi)的溫度保持在更高的數(shù)值，則可變電阻R′的值應(yīng)增大，會(huì)導(dǎo)致R電阻變小，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。 答案 (1)A、B端 (2)100 (3)增大 特別提醒 熱敏電阻和金屬熱電阻都可以用來(lái)做溫度傳感器，但其阻值隨溫度變化的規(guī)律不同。 (2016全國(guó)卷Ⅰ)現(xiàn)要組裝一個(gè)由熱敏電阻控制的報(bào)警系統(tǒng)，要求當(dāng)熱敏電阻的溫度達(dá)到或超過(guò)60 ℃時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。提供的器材有：熱敏電阻，報(bào)警器(內(nèi)阻很小，流過(guò)的電流超過(guò)Ic時(shí)就會(huì)報(bào)警)，電阻箱(最大阻值為999.9 Ω)，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計(jì))，滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值為1000 Ω)，滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值為2000 Ω)，單刀雙擲開(kāi)關(guān)一個(gè)，導(dǎo)線若干。 在室溫下對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過(guò)報(bào)警器的電流超過(guò)20 mA時(shí)，報(bào)警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 ℃時(shí)阻值為650.0 Ω。 (1)完成待調(diào)節(jié)的報(bào)警系統(tǒng)原理電路圖的連線。 (2)電路中應(yīng)選用滑動(dòng)變阻器________(填“R1”或“R2”)。 (3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報(bào)警系統(tǒng)： ①電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，這一阻值為_(kāi)_______ Ω；滑動(dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于________(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是______________________。 ②將開(kāi)關(guān)向________(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至________________。 (4)保持滑動(dòng)變阻器滑片的位置不變，將開(kāi)關(guān)向另一端閉合，報(bào)警系統(tǒng)即可正常使用。 答案 (1)連線如圖所示 (2)R2 (3)①650.0 b 接通電源后，流過(guò)報(bào)警器的電流會(huì)超過(guò)20 mA，報(bào)警器可能損壞?、赾 報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警 解析 (1)見(jiàn)答案。 (2)由R＝＝ Ω＝1800 Ω可知，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R2。 (3)①電阻箱的電阻值應(yīng)調(diào)為熱敏電阻在60 ℃時(shí)的阻值，即650.0 Ω?；瑒?dòng)變阻器的滑片應(yīng)置于b端，使開(kāi)關(guān)接通后回路中電流最小，以保護(hù)報(bào)警器，即防止因電流過(guò)大而損壞報(bào)警器。 ②應(yīng)將開(kāi)關(guān)向c端閉合，然后緩慢移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片，直至報(bào)警器開(kāi)始報(bào)警。 考點(diǎn)三 其他傳感器 1．傳感器的工作原理 傳感器能夠?qū)⒏惺艿降奈锢砹?力、熱、光、聲等)轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的量(一般是電學(xué)量)。 除常用的熱敏電阻、光敏電阻外，傳感器還有好多種類(lèi)，比如霍爾元件可以將磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)；壓力傳感器可以將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)等。 其工作過(guò)程如圖： 2．傳感器的工作步驟 (1)信息采集。 (2)信息加工、放大、傳輸。 (3)利用所獲得的信息執(zhí)行某種操作。 3．傳感器的應(yīng)用 (1)力傳感器的應(yīng)用——電子秤。 (2)溫度傳感器的應(yīng)用——電熨斗、電飯鍋。 (3)光傳感器的應(yīng)用——火災(zāi)報(bào)警器。 (2018衡水模擬)某興趣小組為了研制一臺(tái)“電子秤”，找到一個(gè)力電轉(zhuǎn)換傳感器，該傳感器的輸出電壓正比于受壓面的正壓力，實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，先調(diào)節(jié)傳感器輸入端的電壓(要求從零開(kāi)始調(diào)節(jié))，使力電轉(zhuǎn)換傳感器在空載時(shí)的輸出電壓為零，而后在其受壓面上放一物體，即可測(cè)得與物體的質(zhì)量成正比的輸出電壓。 (1)如圖所示，E為直流電源，S為開(kāi)關(guān)；R為滑動(dòng)變阻器；V為電壓表，在圖中用筆畫(huà)線代替導(dǎo)線連接成實(shí)驗(yàn)電路圖。 (2)若將質(zhì)量為m0的砝碼放在力電轉(zhuǎn)換傳感器的受壓面上，電壓表的示數(shù)為U0；然后取下砝碼，再將待測(cè)物體放在力電轉(zhuǎn)換傳感器的受壓面上，電壓表的示數(shù)為U，則待測(cè)物體的質(zhì)量m＝________。 解析 (1)要求力電轉(zhuǎn)換傳感器的輸入電壓可調(diào)，并且可使電壓的調(diào)節(jié)范圍盡可能大，所以滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法，如圖所示。 (2)由以上測(cè)量的原理可知，U0＝km0g，U＝kmg，得： m＝m0。 答案 (1)圖見(jiàn)解析 (2)m0 方法感悟 (1)不論什么傳感器，都是將有關(guān)信號(hào)先轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后經(jīng)放大后再進(jìn)入顯示器或控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行命令。 (2)有關(guān)傳感器的題目往往同電路問(wèn)題聯(lián)系密切，解題時(shí)經(jīng)常用到歐姆定律。 “用霍爾元件測(cè)量磁場(chǎng)”的實(shí)驗(yàn)中，把載流子為帶負(fù)電的電子e的霍爾元件接入電路，如圖甲所示，電流為I，方向向右，長(zhǎng)方體霍爾元件長(zhǎng)、寬、高分別為a＝6.00 mm、b＝5.00 mm、c＝0.20 mm，處于豎直向上的恒定勻強(qiáng)磁場(chǎng)中。 (1)前后極板M、N，電勢(shì)較高的是________(選填“M極”或“N極”)。 (2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)，改變電流的大小，記錄了不同電流下對(duì)應(yīng)的UH值，如表所示： 請(qǐng)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)乙中畫(huà)出UHI圖象。 已知該霍爾元件單位體積中自由載流子個(gè)數(shù)為n＝6.251019 m－3，則根據(jù)圖象，由公式I＝nebcv，可算出磁場(chǎng)B＝________ T(保留兩位有效數(shù)字)。 (3)有同學(xué)認(rèn)為代表了霍爾元件的電阻，請(qǐng)問(wèn)這種看法正確嗎？請(qǐng)說(shuō)明理由：_______________________。 答案 (1)M極 (2)圖象見(jiàn)解析圖 0.016 (3)不正確，電流I不是由UH產(chǎn)生的 解析 (1)因電子的運(yùn)動(dòng)方向與電流方向相反，依據(jù)左手定則，可知，電子受到的洛倫茲力方向偏向N極，那么M極的電勢(shì)較高。 (2)依據(jù)表格數(shù)據(jù)，作出UHI圖象，如圖所示： 根據(jù)e＝eBv，則有：UH＝Bbv，而I＝nebcv，可得，UH＝I，而依據(jù)UHI圖象，可知，其斜率為k≈7.8； 因此磁場(chǎng)B＝7.86.2510191.610－190.210－3 T＝0.016 T。 (3)電流I不是由UH產(chǎn)生的，UH是外電壓，那么代表了外電阻，而霍爾元件的電阻為內(nèi)電阻，因此這種看法不正確。 課后作業(yè) 1．(2018武漢高中畢業(yè)生5月訓(xùn)練題)如圖是某溫度檢測(cè)和光電控制加熱裝置的原理圖。RT為熱敏電阻(溫度升高，阻值減小)，用來(lái)探測(cè)加熱電阻絲R的溫度。RG為光敏電阻(光照強(qiáng)度增大，阻值減小)，接收小燈泡L的光照。其他電阻均為定值電阻。當(dāng)R處溫度升高后，下列說(shuō)法正確的是( ) A．燈泡L將變暗 B．RG的電壓將增大 C．R的功率將增大 D．R的電壓變化量與R2的電流變化量的比值不變 答案 D 解析 當(dāng)R處溫度升高時(shí)，RT阻值變小，左邊回路中電流增大，小燈泡L的功率增大，燈泡L將變亮，故A錯(cuò)誤；L的光照強(qiáng)度增大，則RG阻值變小，右側(cè)并聯(lián)電路的總電阻變小，總電流變大，E2的內(nèi)電壓增大，則其路端電壓變小，總電流增大，則R2兩端電壓增大，所以右側(cè)電路并聯(lián)部分電壓減小，R的電壓減小，則R的功率將減小，R的電流減小，而總電流增大，則通過(guò)R3的電流增大，R3的電壓將增大，所以RG的電壓將減小，故B、C錯(cuò)誤；設(shè)RG阻值變化前后R的電壓分別為U、U′，R2的電流分別為I、I′，則E2＝I(R2＋r2)＋U，E2＝I′(R2＋r2)＋U′，兩式相減得0＝ΔI(R2＋r2)＋ΔU，其中ΔI＝I′－I，ΔU＝U′－U，所以R的電壓變化量與R2的電流變化量的比值＝－(R2＋r2)，保持不變，故D正確。 2．(2016北京高考)熱敏電阻常用于溫度控制或過(guò)熱保護(hù)裝置中。圖為某種熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值R隨溫度t變化的示意圖。由圖可知，這種熱敏電阻在溫度上升時(shí)導(dǎo)電能力________(選填“增強(qiáng)”或“減弱”)；相對(duì)金屬熱電阻而言，熱敏電阻對(duì)溫度變化的影響更________(選填“敏感”或“不敏感”)。 答案 增強(qiáng) 敏感 解析 由題圖可得出熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，隨著阻值減小導(dǎo)電能力增強(qiáng)。在變化相同的溫度時(shí)，熱敏電阻阻值變化量要大于金屬熱電阻，故熱敏電阻對(duì)溫度變化的影響更敏感。 3．(2017江蘇高考)某同學(xué)通過(guò)實(shí)驗(yàn)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的溫控裝置，實(shí)驗(yàn)原理電路圖如圖1所示，繼電器與熱敏電阻Rt、滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)接在電源E兩端，當(dāng)繼電器的電流超過(guò)15 mA時(shí)，銜鐵被吸合，加熱器停止加熱，實(shí)現(xiàn)溫控。繼電器的電阻約20 Ω，熱敏電阻的阻值Rt與溫度t的關(guān)系如下表所示。 (1)提供的實(shí)驗(yàn)器材有：電源E1(3 V，內(nèi)阻不計(jì))、電源E2(6 V，內(nèi)阻不計(jì))、滑動(dòng)變阻器R1(0～200 Ω)、滑動(dòng)變阻器R2(0～500 Ω)、熱敏電阻Rt、繼電器、電阻箱(0～999.9 Ω)、開(kāi)關(guān)S、導(dǎo)線若干。 為使該裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)30 ℃～80 ℃之間任一溫度的控制，電源E應(yīng)選用________(選填“E1”或“E2”)，滑動(dòng)變阻器R應(yīng)選用________(選填“R1”或“R2”)。 (2)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)電路不工作。某同學(xué)為排查電路故障，用多用電表測(cè)量各接點(diǎn)間的電壓，則應(yīng)將如圖2所示的選擇開(kāi)關(guān)旋至________(選填“A”“B”“C”或“D”)。 (3)合上開(kāi)關(guān)S，用調(diào)節(jié)好的多用電表進(jìn)行排查。在圖1中，若只有b、c間斷路，則應(yīng)發(fā)現(xiàn)表筆接入a、b時(shí)指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)，接入a、c時(shí)指針________(選填“偏轉(zhuǎn)”或“不偏轉(zhuǎn)”)。 (4)排除故障后，欲使銜鐵在熱敏電阻為50 ℃時(shí)被吸合，下列操作步驟的正確順序是________。(填寫(xiě)各步驟前的序號(hào)) ①將熱敏電阻接入電路 ②觀察到繼電器的銜鐵被吸合 ③斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，將電阻箱從電路中移除 ④合上開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值 ⑤斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，用電阻箱替換熱敏電阻，將阻值調(diào)至108.1 Ω 答案 (1)E2 R2 (2)C (3)不偏轉(zhuǎn) 偏轉(zhuǎn) (4)⑤④②③① 解析 (1)若實(shí)現(xiàn)對(duì)30 ℃溫度的控制， 繼電器和Rt的電壓 U＝0.015(20＋199.5) V≈3.29 V 因此符合要求的電源應(yīng)選E2。 若實(shí)現(xiàn)對(duì)80 ℃溫度的控制， 對(duì)全電路有E2＝I(R繼＋Rt＋R) 即6 V＝0.015 A(20 Ω＋49.1 Ω＋R) 解得R＝330.9 Ω。 因此滑動(dòng)變阻器應(yīng)選R2。 (2)用多用電表測(cè)量直流電壓時(shí)，選擇開(kāi)關(guān)應(yīng)旋至C(直流電壓擋)。 (3)a、b間電壓為0，指針不偏轉(zhuǎn)。 接入a、c時(shí)，多用電表與電源等構(gòu)成回路，指針偏轉(zhuǎn)。 (4)連接電路時(shí)，先用電阻箱代替熱敏電阻，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器阻值，銜鐵被吸合時(shí)，調(diào)節(jié)完畢，移除電阻箱換為熱敏電阻即可，正確的順序?yàn)棰茛堍冖邰佟? 4．(2018福建省高三畢業(yè)質(zhì)量檢測(cè))某同學(xué)要把電壓表改裝成可直接測(cè)量壓力的儀表，設(shè)計(jì)的電路如圖a所示。實(shí)驗(yàn)器材如下：待改裝電壓表(量程0～3 V，可視為理想電壓表)，定值電阻R0，壓敏電阻Rx，電源(4 V，內(nèi)阻不計(jì))，開(kāi)關(guān)S，導(dǎo)線。選用的壓敏電阻阻值Rx隨壓力F變化的規(guī)律如圖b所示。 (1)實(shí)驗(yàn)中隨著壓力F的增大，電壓表的示數(shù)________。(填“變大”“不變”或“變小”) (2)為使改裝后儀表的量程為0～160 N，且壓力160 N對(duì)應(yīng)電壓表3 V刻度，則定值電阻阻值R0＝________ Ω，壓力0 N對(duì)應(yīng)電壓表________ V刻度。 (3)他發(fā)現(xiàn)這樣改裝后的儀表壓力刻度分布不均勻，想進(jìn)一步把(2)中的壓力刻度改成均勻分布，應(yīng)選用另一壓敏電阻，其阻值Rx隨壓力F變化的關(guān)系式為_(kāi)_________________。 答案 (1)變大 (2)240 1.5 (3)Rx＝－240 解析 (1)根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，電壓表的示數(shù)U＝E，由圖b可知，壓力越大Rx越小，U越大，故電壓表的示數(shù)變大。 (2)由圖b可知，當(dāng)F1＝160 N時(shí)，Rx1＝80 Ω，此時(shí)電壓表的示數(shù)為U1＝3 V，由U1＝E，得R0＝Rx1＝ Ω＝240 Ω；由圖b可知，當(dāng)F2＝0 N時(shí)，Rx2＝400 Ω，此時(shí)電壓表的示數(shù)為U2＝E＝ V＝1.5 V，可見(jiàn)壓力0 N對(duì)應(yīng)電壓表1.5 V刻度。 (3)若選用圖b的壓敏電阻，則Rx與壓力F的關(guān)系式為Rx＝400－2F，代入U(xiǎn)＝E，可得U與F的關(guān)系式為U＝，這樣改裝后的儀表壓力刻度分布是不均勻的。為了使壓力刻度分布均勻，應(yīng)另選用壓敏電阻，且仍要滿足量程為0～160 N，F(xiàn)＝0 N標(biāo)在1.5 V刻度，F(xiàn)＝160 N標(biāo)在3 V刻度。由于電壓表的電壓刻度是均勻分布的，所以電壓和壓力一定要滿足線性關(guān)系，設(shè)U＝kF＋b，由F1＝0 N時(shí)、U1＝1.5 V，F(xiàn)2＝160 N時(shí)、U2＝3 V，可得b＝1.5，k＝，又U＝E＝，解得Rx＝－240。 5．(2018哈爾濱三中二模)(1)某同學(xué)用如圖甲所示的電路測(cè)量一個(gè)電容器的電容，圖中R為20 kΩ的電阻，電源電動(dòng)勢(shì)為6.0 V，內(nèi)阻可不計(jì)。 ①實(shí)驗(yàn)時(shí)先將開(kāi)關(guān)S接1，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，當(dāng)電流表示數(shù)為_(kāi)_______ μA時(shí)表示電容器極板間電壓最大。 ②將開(kāi)關(guān)S接2，將傳感器連接在計(jì)算機(jī)上，經(jīng)處理后畫(huà)出電容器放電的it圖象，如圖乙所示。由圖象可知，圖象與兩坐標(biāo)軸所圍的面積表示電容器放出的電荷量。試根據(jù)it圖象，求該電容器所放出的電荷量Q＝________ C；該電容器的電容C＝________ μF。(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (2)如圖丙是某金屬材料制成的電阻阻值R隨攝氏溫度t變化的圖象，圖中R0表示0 ℃時(shí)的電阻，k表示圖線的斜率。若用該電阻與電池(電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r)、電流表A(內(nèi)阻Rg)、滑動(dòng)變阻器R′串聯(lián)起來(lái)，連接成如圖丁所示的電路，用該電阻做測(cè)溫探頭，把電流表的電流刻度改為相應(yīng)的溫度刻度，就得到了一個(gè)簡(jiǎn)單的“金屬電阻溫度計(jì)”。使用“金屬電阻溫度計(jì)”前，先要把電流表(“0”刻線在刻度盤(pán)左側(cè))的刻度值改為相應(yīng)的溫度刻度值，若溫度t1下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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